Die Verwerfung, die North Texas' größtes Beben produzierte, könnte ein noch größeres produzieren, sagt Studie

Die Stadt, die im Mai 2015 ein Erdbeben der Stärke 4 erlebte – das stärkste Beben, das jemals in North Texas aufgezeichnet wurde – sitzt auf einer Verwerfung mit dem Potenzial, ein 10-mal größeres Ereignis zu produzieren, schlägt eine neue Studie vor, die von Wissenschaftlern der Southern Methodist University geleitet wurde.

Der Bericht kam auch zu dem Schluss, dass es „erhebliche Beweise“ dafür gibt, dass das Beben in der Nähe der Stadt Venus im Johnson County durch die unterirdische Entsorgung von Abwässern aus Öl- und Gasbetrieben ausgelöst wurde.

Die Studie war die jüngste, die die Erdbebenwelle in Nordtexas untersuchte, die im Jahr 2008 begann und mehr als 200 Beben hervorgerufen hat. Das jüngste weithin spürbare Ereignis war ein Beben der Stärke 3,1, das sich am 25. August nahe der Grenze zwischen Irving und Dallas ereignete.

Der U.S. Geological Survey hat die Erdbeben nach 2008, gestützt auf von Fachleuten begutachtete Studien, als vom Menschen verursacht eingestuft. Aber die Railroad Commission of Texas, eine Behörde, die die Öl- und Gasindustrie sowohl reguliert als auch fördert, hat die USGS-Ergebnisse nicht akzeptiert.

In Reaktion auf die neue Studie, die am 4. September im Journal Geophysical veröffentlicht wurde, hat die Railroad Commission die Erdbeben als von Menschen verursacht eingestuft. 4. September im Journal of Geophysical Research veröffentlicht wurde, teilte die Railroad Commission über einen Sprecher lediglich mit, dass ihr Seismologe Aaron Velasco nicht die Möglichkeit gehabt habe, die Studie gründlich zu überprüfen.

Das Seismologen-Team identifizierte zwei bisher unveröffentlichte Verwerfungen in der Nähe von Venus und Mansfield, etwa 30 Meilen südwestlich von Dallas. Die Forscher fanden heraus, dass die Verwerfung, die für das Beben von 2015 verantwortlich war, mindestens 4 Meilen lang ist und das Potenzial hat, ein Erdbeben der Stärke 5 oder mehr zu erzeugen, wenn die Verwerfung entlang ihrer gesamten Länge ausbrechen würde.

„Dies ist nicht so zu verstehen, dass ein Beben der Stärke 5 auf dieser Verwerfung passieren wird“, sagte Heather DeShon von der SMU, die die neue Studie leitete. Bis jetzt ist die Verwerfung nur in kleineren Abschnitten ausgebrochen, und es wird vielleicht nie ein größeres Ereignis geben, sagte sie.

Erdbeben dieser Stärke gelten als moderat und verursachen in der Regel keine schweren Sachschäden. Aber ein Erdbeben der Stärke 5, das Cushing, Okla. im November heimsuchte, führte dazu, dass mehrere Backsteingebäude, die besonders anfällig für Erdbebenschäden sind, zum Abbruch freigegeben wurden. Mindestens eines dieser Gebäude stürzte später ein, und andere wurden abgerissen, sagte Jacob Walter, Oklahomas staatlicher Seismologe, der an der Arbeit mitwirkte, während er am Institut für Geophysik der University of Texas in Austin arbeitete.

Da die Erdbeben in Nordtexas und Oklahoma flacher sind als typische natürliche Beben, sind sie in der Nähe des Epizentrums stärker zu spüren.

DeShon, Walter und ihre Kollegen fanden auch heraus, dass das Ereignis der Stärke 4 den Höhepunkt einer Serie von zunehmend größeren Erdbeben entlang derselben Verwerfung markiert, die vor einem Jahrzehnt begann, etwa anderthalb Jahre nachdem Unternehmen mit der Abwasserentsorgung im Nordosten von Johnson County begannen. Bis Mai 2015 stiegen die Erdbebenstärken laut der Studie im Gleichschritt mit den Injektionsmengen an.

Für DeShon bedeutet das, dass das Abschalten einzelner Brunnen wahrscheinlich keinen Einfluss auf die Größe oder Häufigkeit von Erdbeben hat.

„Von einem Standpunkt der Schadensbegrenzung aus gesehen, muss man anfangen, in Bezug auf die kumulative Geschichte der Injektion in Regionen zu denken“, sagte sie.

Johnson County Emergency Management Director Jamie Moore sagte, dass der Bezirk Erdbeben in seinen Plänen berücksichtigt habe, aber dass Tornados und Überschwemmungen wegen der begrenzten Ressourcen Priorität hätten. „Wir konzentrieren uns auf die wahrscheinlichsten Szenarien, nicht unbedingt auf die schädlichsten“, sagte er. Er ist besorgt über die Möglichkeit, dass ein Erdbeben Gaspipelines verschiebt und ein Leck verursacht. Aber da Johnson County ein dichtes Netz von Bohrlöchern und Pipelines beherbergt, sind die Ersthelfer auf solche Situationen vorbereitet, sagte er.

Moore deutete an, dass die Erdbeben eher ein politisches Thema sind als eines des Notfallmanagements. „

Das Erdbeben der Stärke 4, das Venus am 7. Mai 2015 erschütterte, verursachte eine Flut von Anrufen in Moores Büro, aber nur einen Bericht über einen relativ geringen Schaden: ein Block, der ein Wohnmobil hielt, brach.

Ein Erdbeben der Stärke 5 wäre 10-mal größer als ein Beben der Stärke 4 und würde 32-mal mehr Energie freisetzen.

Die neue Studie legt nahe, dass der Druck von Abwasserinjektionen in Johnson County das Erdbeben der Stärke 4 im Mai 2015 ausgelöst hat. Energieunternehmen sind auf Abwasserbrunnen angewiesen, um die bei Hydraulic Fracturing und anderen Öl- und Gasfördertechniken anfallende Flüssigkeit zu entsorgen. Johnson County, das auf dem erdgasreichen Barnett Shale liegt, ist eine der dichtesten Regionen in den USA für Abwasserentsorgungsbrunnen, mit mehr als fünf pro 2 Quadratmeilen. Entsorgungs- und Gasförderungsbrunnen durchziehen die Landschaft, manchmal versteckt hinter Bäumen, oft aber auch inmitten neuer Wohnsiedlungen und entlang von Straßen.

Um Gas zu fördern, pressen die Unternehmen Millionen von Litern Wasser, Sand und Chemikalien in einen Brunnen, um das Schiefergestein aufzubrechen. Während das Gas aus dem Gestein zurück in das Bohrloch strömt, steigen Fracking-Flüssigkeit und natürliches Grundwasser mit ihm auf. Die Unternehmen trennen dann das Öl und Gas vom Abwasser und transportieren das Abwasser zu einem Entsorgungsbrunnen, der die Flüssigkeit tief in den Untergrund einleitet, wo es weniger wahrscheinlich ist, dass es Boden und Trinkwasser verunreinigt.

Studien, die bis in die 1960er Jahre zurückreichen, haben gezeigt, dass der Druck der Abwasserinjektionen Verwerfungen zum Rutschen bringen und Erdbeben erzeugen kann. In jüngerer Zeit haben Wissenschaftler gelernt, dass nur ein kleiner Prozentsatz der Verwerfungen – die genau in die richtige Richtung im Verhältnis zu den natürlichen Spannungen in der Erde ausgerichtet sind – in solchen Fällen wahrscheinlich abrutschen.

Diese seltenen Umstände trafen am 7. Mai 2015 auf der Venus zusammen. Als Reaktion darauf schickte die Railroad Commission Inspektoren in das Gebiet, um Bohrlöcher und Pipelines auf Schäden zu überprüfen, und bat die Betreiber der fünf Bohrlöcher, die dem Epizentrum am nächsten waren, vorübergehend abzuschalten und Drucktests durchzuführen. Die Kommission gab dann eine Erklärung heraus, in der es hieß, dass es „keine schlüssigen Beweise“ gäbe, die die Brunnen mit dem Erdbeben in Verbindung brächten.

SMU-Wissenschaftler analysierten die Daten dieser Tests und fanden heraus, dass die Drücke um die Brunnen herum deutlich genug erhöht waren, um ein Erdbeben auszulösen. Obwohl die Railroad Commission öffentlich den Zusammenhang zwischen der Abwassereinspeisung und dem Erdbeben herunterspielt, hat sie einen der Brunnenbetreiber, Metro Saltwater Disposal, privat aufgefordert, seinen Brunnen auf eine geringere Tiefe zurückzusetzen. Ein anderer Betreiber, EOG Resources, stellte die Injektion in einen seiner Brunnen nach Mai 2015 ein, wie aus den öffentlichen Daten auf der Website der Railroad Commission hervorgeht. Laut einem Unternehmenssprecher hat EOG Resources dieses Bohrloch inzwischen geschlossen und seine Erdgasvorkommen in Johnson County verkauft.

Im November war der Railroad Commissioner Ryan Sitton nahe dran, die Verbindung zwischen Abwasserentsorgung und Erdbeben öffentlich zu akzeptieren. Er sagte, die Verbindung sei besonders in Johnson County plausibel. „Ich habe glaubwürdige Daten und wissenschaftliche Erkenntnisse von den Betreibern gesehen, die mich zu der Annahme führen, dass es ein erhöhtes Risiko von Seismizität im Zusammenhang mit den Entsorgungsaktivitäten gibt und daher eine zusätzliche Untersuchung gerechtfertigt ist“, sagte er in einer vorbereiteten Erklärung.

Diese Untersuchung, so schlug er vor, würde vom UT-Austin’s Bureau of Economic Geology kommen, das TexNet, Texas‘ neues staatlich finanziertes seismisches Netzwerk, betreibt und das von der Industrie gesponserte Center for Integrated Seismicity Research, oder CISR, beherbergt.

Peter Hennings, leitender Forscher des CISR, nannte die neue Studie „einen wertvollen Beitrag zum Verständnis von Erdbeben in Johnson County“ und sagte, die Verbindung zwischen dem Erdbeben und den Brunnen sei „vernünftig“, aber unvollständig, da noch weitere definitive Studien ausstehen. Seine Gruppe untersucht auch Verwerfungen in der Gegend von Dallas-Fort Worth und deren Potenzial, Erdbeben zu erzeugen, und wird diese Ergebnisse im Dezember veröffentlichen.

Er fügte hinzu, dass die Reduzierung der Abwassereinspritzraten in Johnson County in den letzten fünf Jahren darauf hindeutet, dass ein stärkeres Erdbeben jetzt weniger wahrscheinlich ist, aber nicht ausgeschlossen werden kann. Seit Oklahoma begonnen hat, seine Abwasserinjektionen zu reduzieren, hat es mehrere größere Beben erlebt, auch wenn die Gesamtbebenrate gesunken ist.

Aus diesem Grund, schrieben DeShon und ihre Kollegen, ist das Erdbeben vom 7. Mai 2015 „möglicherweise weder das letzte noch das größte Erdbeben in dieser Folge.“

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